JP2002158343A - Radiation detection device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、X線、γ線などの
放射線を検出する放射線検出装置及びその製造方法に関
し、特に、医療画像診断装置、非破壊検査装置、放射線
を用いた分析装置などに応用される放射線検出装置及び
その製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detecting apparatus for detecting radiation such as X-rays and .gamma.-rays and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a radiation detection device applied to a device and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、X線、γ線などの放射線を検出す
る放射線検出装置としては、放射線を可視光に変換し、
その変換光をa−Si薄膜を用いた光電変換素子(例え
ばPIN型フォトダイオード)により検出する間接型放
射線検出装置がある。この種の間接型放射線検出装置が
利用される理由としては、液晶技術の進歩により、TF
T(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)及びセ
ンサの大面積化が可能になった背景と、従来より使用さ
れているGOS蛍光体の組み合わせにより、安定的に大
画面の放射線検出装置を作成できる利点があるためであ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a radiation detection device for detecting radiation such as X-rays and γ-rays, the radiation is converted into visible light,
There is an indirect radiation detection device that detects the converted light with a photoelectric conversion element (for example, a PIN photodiode) using an a-Si thin film. The reason that this type of indirect radiation detector is used is that TF
There is an advantage that a large-screen radiation detection apparatus can be stably produced by a combination of a background in which the area of a T (Thin Film Transistor) and a sensor can be increased, and a conventionally used GOS phosphor. That's why.
【0003】最近では、高感度化の要求に答えるべく、
GOS蛍光体の代わりにCsI蛍光体を用いた放射線検
出装置が開発されているという状況がある。CsI蛍光
体を用いた放射線検出装置が開発されている理由は、従
来のGOS蛍光体がGOS粒子を有機樹脂などでシート
状に形成したものであるのに対して、CsI蛍光体は柱
状結晶構造を示し、直接センサ基板に形成したり、或い
は基板に形成したものを貼り合わせるという方法で製造
できるためである。Recently, in response to the demand for higher sensitivity,
There is a situation in which a radiation detection device using a CsI phosphor instead of a GOS phosphor has been developed. The reason why a radiation detection device using a CsI phosphor has been developed is that a conventional GOS phosphor is formed by forming GOS particles in a sheet shape using an organic resin or the like, whereas a CsI phosphor has a columnar crystal structure. This is because they can be manufactured by directly forming them on the sensor substrate, or by bonding those formed on the substrate.
【0004】CsI蛍光体においては、内部で発光した
光が柱状結晶内を伝播し、その結果、光散乱が低減さ
れ、厚膜で構成することが可能な構造となり、高感度を
達成できると推定されている。図14は発光強度とその
光散乱度合いを模式的に示した図である。In a CsI phosphor, light emitted inside propagates through a columnar crystal, and as a result, light scattering is reduced, and a structure that can be formed with a thick film is presumed to be able to achieve high sensitivity. Have been. FIG. 14 is a diagram schematically showing the light emission intensity and the light scattering degree.
【0005】上述のように、間接型放射線検出装置は安
定的に製造され利用されているが、特性上、例えば感度
的には十分と言える状況ではない。例えば感度を上げる
ためには、単純に蛍光体の厚膜化が必要となるが、図1
4に示したように、同時に散乱光も増加し、空間分解能
が低下し、場合によっては蛍光体内の光吸収のため、感
度低下も引き起こすと言った欠点が出る。そこで、感度
と分解能の最適化を行い膜厚を設定している。これは、
簡単に言えば、光学損失、散乱のため厚膜化ができない
ことである。[0005] As described above, the indirect radiation detection apparatus is stably manufactured and used, but it cannot be said that the characteristics, for example, the sensitivity are sufficient. For example, to increase the sensitivity, it is necessary to simply increase the thickness of the phosphor.
As shown in FIG. 4, at the same time, the scattered light also increases, the spatial resolution decreases, and in some cases, light absorption in the phosphor causes a decrease in sensitivity. Therefore, the film thickness is set by optimizing the sensitivity and the resolution. this is,
To put it simply, it is impossible to make the film thicker due to optical loss and scattering.
【0006】そこで、更なる高感度化を目指して、例え
ばSPIE Vol.2708 P511〜P522に
記載されているように、a−Se膜を用いた直接型放射
線検出装置が開発されている。直接型放射線検出装置
は、放射線を直接電気信号に変換させるa−Se半導体
薄膜を、TFT基板に直接形成し接続したものである。
直接型放射線検出装置は、間接型放射線検出装置に比べ
て光学的損失がなく、また、発生した電荷を電界により
引き出すため、十分厚膜化することができる。そのた
め、直接型放射線検出装置を採用すれば、一層、高感度
な検出装置が実現できると考えられている。[0006] Therefore, in order to further increase the sensitivity, for example, SPIE Vol. 2708 As described in P511 to P522, a direct radiation detection device using an a-Se film has been developed. The direct-type radiation detection device is a device in which an a-Se semiconductor thin film that directly converts radiation into an electric signal is formed and connected directly to a TFT substrate.
The direct radiation detection device has no optical loss as compared with the indirect radiation detection device, and since the generated charges are drawn out by the electric field, the film thickness can be made sufficiently large. Therefore, it is considered that a more sensitive detection device can be realized by employing a direct radiation detection device.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例においては次のような問題点があった。現在、
直接型材料として最も注目されているa−Se半導体薄
膜は、材料的な環境安全性に欠け、高温時の構造変化な
ど本質的な問題を抱えている。更に、高電圧を印加する
必要があるため、放射線検出装置としての実現には、何
らかの装置側での対応が必要となると考えられている。
その結果、高価格化、大型化、取り扱い時における煩雑
化を引き起こす可能性がある。However, the above-described prior art has the following problems. Current,
The a-Se semiconductor thin film, which has attracted the most attention as a direct type material, lacks material environmental safety and has essential problems such as structural change at high temperatures. Furthermore, since it is necessary to apply a high voltage, it is considered that some kind of device needs to be implemented in order to realize the radiation detection device.
As a result, there is a possibility that the cost may be increased, the size may be increased, and the handling may be complicated.
【0008】このような状況で、a−Se半導体薄膜に
対して、環境安全性に優れた化合物半導体が直接放射線
検出材料として研究開発されている。例えばセンサ技術
1986年10月号P93〜98に記載されているよう
に、放射線センサ材料として、CdTe、GaAsなど
が注目されている。一般に、この種の材料は、電離エネ
ルギが数eV程度であり、上述のa−Se薄膜の50e
Vに対して1桁小さいといった特徴がある。即ち、単純
に感度が10倍向上するとも言える。In such a situation, a compound semiconductor having excellent environmental safety has been researched and developed as a direct radiation detecting material for an a-Se semiconductor thin film. For example, as described in Sensor Technology, October 1986, pp. 93-98, CdTe, GaAs, and the like have attracted attention as radiation sensor materials. Generally, this kind of material has an ionization energy of about several eV, and the above-mentioned 50-e
There is a feature that it is one digit smaller than V. That is, it can be said that the sensitivity is simply improved by 10 times.
【0009】また、この種の化合物半導体を用いた研究
開発例としては、6cm2のCdTe化合物半導体セン
サをCMOS読み出し回路にInバンプで接続し、X線
センサとしたものがある(1997/SPIE Vo
l.3032 P513〜P519参照)。更に、Cd
Teセンサをa−Si TFTアレーと導電性樹脂で電
気接続した構成の10mm×77mmサイズのセンサが
発表されている(AM−LCD‘99Amp2−2参
照)。Further, as an example of research and development using this kind of compound semiconductor, there is an X-ray sensor in which a 6 cm 2 CdTe compound semiconductor sensor is connected to a CMOS readout circuit with In bumps (1997 / SPIE Vo).
l. 3032 P513-P519). Furthermore, Cd
A 10 mm × 77 mm size sensor having a configuration in which a Te sensor is electrically connected to an a-Si TFT array with a conductive resin has been announced (see AM-LCD'99Amp2-2).
【0010】このように、現在、種々の化合物半導体セ
ンサが実現されているが、化合物半導体基板は、実用化
されているものとして、最大4インチ程度である。その
ため、化合物半導体センサとして、40cm×40cm
というサイズの大面積化を実現する技術は未だ達成され
ておらず、応用範囲も限られたものとなっているという
問題があった。As described above, various compound semiconductor sensors have been realized at present, but the compound semiconductor substrate is about 4 inches at the maximum as being put to practical use. Therefore, as a compound semiconductor sensor, 40 cm × 40 cm
However, there has been a problem that a technique for realizing a large area having such a size has not yet been achieved, and its application range has been limited.
【0011】本発明の目的は、安定材料である化合物半
導体材料を用いて、大面積化を安定的に且つ低価格で実
現し、更に均一な大面積特性、特に40cm×40cm
以上の大面積化を実現する放射線検出装置及びその製造
方法を提供するものである。An object of the present invention is to realize a large area stably and at low cost by using a compound semiconductor material which is a stable material, and to achieve a uniform large area characteristic, particularly 40 cm × 40 cm.
It is an object of the present invention to provide a radiation detection apparatus realizing the above-described large area and a method of manufacturing the radiation detection apparatus.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、放射線を電荷
に変換する複数のセンサ基板と、前記電荷を蓄積し転送
するTFT基板とを備えた放射線検出装置において、前
記複数のセンサ基板は、前記TFT基板上に配置される
と共に、前記TFT基板に隣接する前記センサ基板の端
面の画素は、対応する前記TFT基板の同一画素に対し
一括に電気的に接続されていることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a radiation detecting apparatus comprising: a plurality of sensor substrates for converting radiation into electric charges; and a TFT substrate for storing and transferring the electric charges. The pixel on the end face of the sensor substrate which is arranged on the TFT substrate and which is adjacent to the TFT substrate is electrically connected to the same pixel of the corresponding TFT substrate collectively.
【0013】また、本発明は、放射線を電荷に変換する
複数のセンサ基板と、前記電荷を蓄積し転送するTFT
基板とを備えた放射線検出装置の製造方法において、前
記複数のセンサ基板を、前記TFT基板上に形成すると
共に、前記TFT基板に隣接する前記センサ基板の端面
の画素を、対応する前記TFT基板の同一画素に対し一
括に導電性接着剤を介して電気的に接続することを特徴
とする。The present invention also provides a plurality of sensor substrates for converting radiation into electric charges, and a TFT for storing and transferring the electric charges.
A manufacturing method of the radiation detection device including the substrate, wherein the plurality of sensor substrates are formed on the TFT substrate, and a pixel on an end surface of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate is formed with a corresponding one of the TFT substrates. It is characterized by being electrically connected to the same pixel at once via a conductive adhesive.
【0014】また、本発明の放射線検出装置は、図5を
参照しつつ説明すれば、放射線を電荷に変換する複数の
センサ基板(2)と、前記電荷を蓄積し転送するTFT
基板(1)とを備えた放射線検出装置において、前記複
数のセンサ基板は、前記TFT基板上に配置されると共
に、前記TFT基板に隣接する前記センサ基板の端面の
画素は、対応する前記TFT基板の同一画素に対し導電
性接着剤(24)を介して一括に電気的に接続されてい
る。The radiation detecting apparatus according to the present invention, as described with reference to FIG. 5, includes a plurality of sensor substrates (2) for converting radiation into electric charges, and a TFT for storing and transferring the electric charges.
In the radiation detection apparatus including the substrate (1), the plurality of sensor substrates are disposed on the TFT substrate, and a pixel on an end surface of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate corresponds to the corresponding TFT substrate. Are electrically collectively connected to the same pixel via a conductive adhesive (24).
【0015】[作用]本発明の放射線検出装置は、複数
のセンサ基板を、TFT基板上に配置すると共に、TF
T基板に隣接するセンサ基板の端面の画素を、対応する
TFT基板の同一画素に一括に電気接続する構成とす
る。そのため、大面積の放射線検出装置を実現すること
ができる。[Operation] In the radiation detecting apparatus of the present invention, a plurality of sensor substrates are arranged on a TFT substrate,
Pixels on the end face of the sensor substrate adjacent to the T substrate are collectively electrically connected to the same pixels on the corresponding TFT substrate. Therefore, a large-area radiation detection device can be realized.
【0016】また、複数のセンサ基板の隣接部の画素に
対応するTFT基板の画素を、ダミー画素として形成す
ると共に、一定電位に印加する。そのため、大面積の放
射線検出装置を実現することができる。In addition, pixels on the TFT substrate corresponding to pixels on adjacent portions of the plurality of sensor substrates are formed as dummy pixels and are applied with a constant potential. Therefore, a large-area radiation detection device can be realized.
【0017】また、複数のセンサ基板を、TFT基板の
中心とセンサ基板の中心が略一致するように配置する、
即ち、センサ基板のサイズ又はタイリング方法を組み合
わせる手法をとるため、仮に、出力補正するライン又は
画素があったとしても、ライン又は画素を重要領域から
除去することで、高信頼性を有する放射線検出装置を実
現することができる。Further, a plurality of sensor substrates are arranged so that the center of the TFT substrate and the center of the sensor substrate substantially coincide with each other.
That is, even if there is a line or a pixel to be output corrected, the line or the pixel is removed from the important area, so that a radiation detection method having high reliability can be obtained. The device can be realized.
【0018】また、TFT基板に隣接するセンサ基板の
端面を、画素内部に設ける、即ち、センサ基板端面の電
界強度分布をセンサ基板内と同様にする。そのため、セ
ンサ基板端面が画素内で切断されている放射線検出装置
を実現することができる。Further, the end face of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate is provided inside the pixel, that is, the electric field intensity distribution on the end face of the sensor substrate is made the same as in the sensor substrate. Therefore, it is possible to realize a radiation detection device in which the sensor substrate end surface is cut in the pixel.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】[第1実施形態]次に、本発明の
第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0020】(1)構成の説明 本発明の第1実施形態では、放射線検出装置におけるX
線直接変換材料としてGaAs基板を利用した場合につ
いて述べる。(1) Description of Configuration In the first embodiment of the present invention, X
A case where a GaAs substrate is used as a direct conversion material will be described.
【0021】図1は第1実施形態の放射線検出装置にお
ける1画素の模式的断面図である。図1において、1は
TFT基板、2はGaAs基板、3はTFT、4は蓄積
容量である。5及び6はGaAs基板2の共通電極及び
電荷収集電極、7はGaAs基板2とTFT基板1とを
電気的に接続する導電性接着剤、8はTFT3及び蓄積
容量4に接続されている接合電極である。FIG. 1 is a schematic sectional view of one pixel in the radiation detecting apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, 1 is a TFT substrate, 2 is a GaAs substrate, 3 is a TFT, and 4 is a storage capacitor. Reference numerals 5 and 6 denote a common electrode and a charge collection electrode of the GaAs substrate 2, 7 denotes a conductive adhesive for electrically connecting the GaAs substrate 2 and the TFT substrate 1, and 8 denotes a bonding electrode connected to the TFT 3 and the storage capacitor 4. It is.
【0022】GaAs基板2は、TFT基板1の上部に
導電性接着剤7を介して電気的に接続されている。Ga
As基板2は、放射線を電荷に変換する。TFT基板1
は、GaAs基板2で変換された電荷を蓄積する蓄積容
量4と、電荷を転送するTFT1と、TFT1の駆動配
線Vg(図3参照)と、信号配線Sig(図3参照)と
を備えている。GaAs基板2は、共通電極5により一
定電位が印加されており、入射X線量に従い発生した電
荷を電界に従い電荷収集電極6に収集し、TFT基板1
の蓄積容量4に蓄積する。The GaAs substrate 2 is electrically connected to the upper portion of the TFT substrate 1 via a conductive adhesive 7. Ga
The As substrate 2 converts radiation into electric charges. TFT substrate 1
Includes a storage capacitor 4 for storing charges converted by the GaAs substrate 2, a TFT 1 for transferring charges, a drive wiring Vg (see FIG. 3) for the TFT 1, and a signal wiring Sig (see FIG. 3). . The GaAs substrate 2 is applied with a constant potential by the common electrode 5, and collects the charges generated according to the incident X-rays at the charge collecting electrode 6 according to the electric field.
Is stored in the storage capacity 4.
【0023】図2は第1実施形態の放射線検出装置にお
ける1画素の等価回路図である。図2において、SはG
aAsセンサ部、RはGaAs基板2の1画素とTFT
基板1の1画素との接合抵抗、TはTFT、Cは蓄積容
量である。図示のように、GaAsセンサ部Sで発生し
た電荷は、蓄積容量Cに蓄積され、TFT・TをONす
ることにより読み出される。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of one pixel in the radiation detecting apparatus according to the first embodiment. In FIG. 2, S is G
aAs sensor part, R is one pixel of GaAs substrate 2 and TFT
A junction resistance with one pixel of the substrate 1, T is a TFT, and C is a storage capacitance. As shown, the charge generated in the GaAs sensor unit S is stored in the storage capacitor C, and is read out by turning on the TFT T.
【0024】図3は第1実施形態の放射線検出装置にお
けるTFT基板の3×3画素の等価回路図である。図3
において、TijはTFT、Cijは蓄積容量、Rij
はGaAs基板との接合電極、Vg1〜3はTFT駆動
配線、Sig.1〜3は信号配線である。各蓄積容量C
ijに蓄積された信号情報は、TFT駆動配線vg1〜
3より順次ONされ、信号配線Sig.1〜3より読み
出される。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of 3.times.3 pixels of the TFT substrate in the radiation detecting device according to the first embodiment. FIG.
, Tij is a TFT, Cij is a storage capacitor, Rij
Is a junction electrode with the GaAs substrate, Vg1-3 are TFT drive wirings, Sig. Reference numerals 1 to 3 are signal wirings. Each storage capacity C
ij is stored in the TFT drive wirings vg1 to vg1.
3 sequentially turned on, and the signal wiring Sig. It is read from 1-3.
【0025】第1実施形態の放射線検出装置は、複数の
GaAs基板をTFT基板に接合する構成であり、一例
を図4に示す。The radiation detecting apparatus according to the first embodiment has a structure in which a plurality of GaAs substrates are joined to a TFT substrate, and an example is shown in FIG.
【0026】図4は第1実施形態の放射線検出装置にお
ける、GaAs基板を例えば4基板、TFT基板に接続
した場合の模式的平面図である。図4において、11〜
14はGaAs基板、15はTFT基板である。また、
図4の矢視A−A線に沿う模式的断面図を図5に示し、
図4の中心B部の模式的平面図を図6に示す。FIG. 4 is a schematic plan view of the radiation detecting apparatus according to the first embodiment when four GaAs substrates are connected to a TFT substrate, for example. In FIG.
14 is a GaAs substrate and 15 is a TFT substrate. Also,
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 6 is a schematic plan view of the center B of FIG.
【0027】図5において、1はTFT基板、2はGa
As基板である。5及び6はGaAs基板2の共通電極
及び電荷収集電極、7はGaAs基板2とTFT基板1
とを電気的に接続する導電性接着剤、8はTFT3及び
蓄積容量4に接続されている接合電極である。図中Pは
画素ピッチである。In FIG. 5, 1 is a TFT substrate, 2 is Ga
An As substrate. Reference numerals 5 and 6 denote a common electrode and a charge collecting electrode of the GaAs substrate 2, and 7 denotes a GaAs substrate 2 and a TFT substrate 1.
And 8, a bonding electrode connected to the TFT 3 and the storage capacitor 4. In the figure, P is a pixel pitch.
【0028】GaAs基板2の端面の電荷収集電極2
1、22は、概ね1/2の信号が得られるように画素設
計されており、それぞれGaAs基板2の端面の画素が
対応するTFT基板1の同一画素の接合電極23に対
し、一括に導電性接着剤24を介して電気接続されてい
る。この場合、導電性接着剤24がセンサ基板端面へ回
り込むような状態で接着して電気接続することにより、
センサ基板間及びTFT基板との接続がより確実に達成
することができる。The charge collecting electrode 2 on the end face of the GaAs substrate 2
Pixels 1 and 22 are designed so that a signal of about 1/2 can be obtained. Pixels on the end face of the GaAs substrate 2 are collectively conductive with the bonding electrode 23 of the same pixel on the TFT substrate 1. They are electrically connected via an adhesive 24. In this case, the conductive adhesive 24 is bonded and electrically connected in such a manner as to wrap around the sensor substrate end face,
The connection between the sensor substrates and the connection with the TFT substrate can be more reliably achieved.
【0029】図7は第1実施形態の放射線検出装置にお
けるGaAs基板2の端面画素の等価回路図である。2
つのセンサ画素から1つのTFT画素に接続されてお
り、得られる信号出力は、概ねGaAs基板2内部の画
素と同等出力である。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of an end face pixel of the GaAs substrate 2 in the radiation detecting apparatus according to the first embodiment. 2
One sensor pixel is connected to one TFT pixel, and the obtained signal output is approximately the same as that of the pixel inside the GaAs substrate 2.
【0030】上記図6において、8はTFT基板の接合
電極、11〜14はGaAs基板(同図では輪郭のみ図
示するものとする)、7はGaAs基板とTFT基板と
の接続を行うための導電性接着剤である。また、TFT
基板の中央部にある接合電極31は、GaAs基板11
〜14が集合する画素であり、それぞれのGaAs基板
11〜14の端部の画素は、概ね1/4の信号が得られ
るように設計されている。In FIG. 6, reference numeral 8 denotes a junction electrode of a TFT substrate, 11 to 14 denote a GaAs substrate (only the outline is shown in FIG. 6), and 7 denotes a conductive electrode for connecting the GaAs substrate to the TFT substrate. Adhesive. Also, TFT
The bonding electrode 31 at the center of the substrate is a GaAs substrate 11
To 14 are collective pixels, and the pixels at the ends of the respective GaAs substrates 11 to 14 are designed so that a signal of approximately 1/4 can be obtained.
【0031】図8は第1実施形態の放射線検出装置にお
けるGaAs基板2の端部画素の等価回路図である。各
GaAs基板端部の画素のそれぞれの信号が、同一TF
T画素に接続されており、得られる信号出力は、概ねG
aAs基板内部の画素と同等出力である。FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of an end pixel of the GaAs substrate 2 in the radiation detecting apparatus according to the first embodiment. Each signal of the pixel at the end of each GaAs substrate is the same TF
T pixel and the resulting signal output is approximately G
The output is the same as that of the pixel inside the aAs substrate.
【0032】上述したように、GaAs基板をTFT基
板上に配置する場合、GaAs基板端部の画素をTFT
基板の同一接続電極に接続することにより、画像上継ぎ
目のない、又は、補正が簡略な画像読み取りが可能とな
る。As described above, when the GaAs substrate is disposed on the TFT substrate, the pixel at the edge of the GaAs substrate is
By connecting to the same connection electrode on the substrate, it is possible to read an image without a seam on the image or with simple correction.
【0033】尚、第1実施形態では、GaAs基板を4
基板配置した場合を例に挙げているが、勿論、GaAs
基板を16基板又はそれ以上配置してもよい。In the first embodiment, the GaAs substrate is
Although the case where the substrate is arranged is taken as an example, of course, GaAs
There may be 16 or more substrates.
【0034】(2)動作の説明 次に、本発明の第1実施形態の動作について図5、図9
〜図11を参照して詳細に説明する。(2) Description of Operation Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described in detail with reference to FIGS.
【0035】上記のように構成された第1実施形態の放
射線検出装置の作用効果について、つまり、TFT基板
の1画素に対して、センサ基板の端面又は端部の画素が
複数、電気的に接続されている構造が高品位画像を可能
とする理由について述べる。The operation and effect of the radiation detecting apparatus of the first embodiment configured as described above, that is, a plurality of pixels on the end face or end of the sensor substrate are electrically connected to one pixel on the TFT substrate. The reason why the described structure enables high-quality images will be described.
【0036】GaAs基板をタイリングする場合、セン
サ基板切断時のマージン、及び貼り合わせ時のマージン
などが必要となり、GaAs基板間を完全につなぎ合わ
せるのは困難と考えられる。そこで、本発明者らは、T
FT基板のGaAs基板のつなぎ目に対応する画素間の
距離を広げたTFT基板とセンサ基板をタイリングした
構成を考案している。When tiling a GaAs substrate, a margin for cutting the sensor substrate and a margin for bonding are required, and it is considered difficult to completely connect the GaAs substrates. Therefore, the present inventors set T
A configuration has been devised in which a TFT substrate and a sensor substrate in which the distance between pixels corresponding to the joint of the GaAs substrate of the FT substrate is widened and the sensor substrate are tiled.
【0037】図9は本発明者らが先に提案した放射線検
出装置の従来構造を示す模式的断面図である。図9にお
いて、101はセンサ基板端面又は端部の画素、102
は上述のマージンを考慮したスペースである。FIG. 9 is a schematic sectional view showing a conventional structure of the radiation detecting apparatus proposed by the present inventors. In FIG. 9, reference numeral 101 denotes a pixel on an end surface or an end portion of the sensor substrate;
Is a space in consideration of the above-mentioned margin.
【0038】また、図10はこの時のセンサ基板端面又
は端部の画素の電気力線を示す模式図である。電気力線
は、センサ基板端面又は端部まで広がり、電気特性は、
GaAs基板内部の画素とは異なった特性を示し、出力
補正が必要となる。言い換えれば、それぞれのセンサ基
板端面又は端部の画素101と上述のスペース102の
画像データ、即ち、2画素以上3画素以下の画素を補正
することになり、画像品位的には不十分となる。FIG. 10 is a schematic diagram showing the lines of electric force of the pixels at the end face or end of the sensor substrate at this time. The lines of electric force extend to the end surface or end of the sensor substrate, and the electric characteristics are
It exhibits characteristics different from those of pixels inside the GaAs substrate, and requires output correction. In other words, the image data of the pixel 101 on the end face or end of each sensor substrate and the space 102 described above, that is, the pixels of 2 pixels or more and 3 pixels or less are corrected, and the image quality becomes insufficient.
【0039】一方、上記図5に示した基本構成であれ
ば、不要なスペース102を考慮せず、且つ、電気力線
の分布はGaAs基板端面又は端部の画素を除き基板内
で均一となる。On the other hand, according to the basic configuration shown in FIG. 5, the unnecessary space 102 is not taken into account, and the distribution of the lines of electric force is uniform in the substrate except for the pixels on the end face or end of the GaAs substrate. .
【0040】図11はこの時のGaAs基板端面又は端
部の画素の電気力線を示す模式図である。即ち、センサ
基板のつなぎ目に対応する画素のみ、場合により補正す
ることで、実質的につなぎ目のない高画像品位の放射線
検出装置を実現することができる。FIG. 11 is a schematic diagram showing the lines of electric force of the pixels on the end face or end of the GaAs substrate at this time. In other words, by correcting only the pixels corresponding to the joints of the sensor substrate in some cases, it is possible to realize a radiation detection device with high image quality and substantially no joints.
【0041】[第2実施形態]次に、本発明の第2実施
形態について図面を参照して詳細に説明する。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0042】(1)構成の説明 本発明の第2の実施形態では、隣接するGaAs基板端
面の画素から、TFT基板の同一接続電極に接続される
画素が一定電位に接続されている構成について述べる。(1) Description of Configuration In the second embodiment of the present invention, a description will be given of a configuration in which pixels connected to the same connection electrode of the TFT substrate are connected to a fixed potential from pixels on the end face of the adjacent GaAs substrate. .
【0043】図12は第2実施形態の放射線検出装置に
おけるTFT基板の3×3画素の等価回路図である。図
12において、TijはTFT、Cijは蓄積容量、R
ijはGaAs基板との接合電極、Vg1〜3はTFT
駆動配線、Sig.1〜3は信号配線である。第2実施
形態は、TFT駆動配線Vg2及び信号配線Sig.2
を一定電位に固定し、同一接続電極にGaAs基板の端
面画素を接続する構成としたものである。GaAs基板
とTFT基板の接続方法は、第1実施形態の図5及び図
6に示した方法と同様に行われる。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of 3.times.3 pixels on the TFT substrate in the radiation detecting apparatus according to the second embodiment. In FIG. 12, Tij is a TFT, Cij is a storage capacitor, and Rij is
ij is a junction electrode with the GaAs substrate, Vg1-3 are TFTs
Drive wiring, Sig. Reference numerals 1 to 3 are signal wirings. In the second embodiment, the TFT drive wiring Vg2 and the signal wiring Sig. 2
Is fixed at a constant potential, and the end face pixels of the GaAs substrate are connected to the same connection electrode. The connection method between the GaAs substrate and the TFT substrate is performed in the same manner as the method shown in FIGS. 5 and 6 of the first embodiment.
【0044】(2)動作の説明 次に、本発明の第2実施形態の動作について図10〜図
11を参照して詳細に説明する。(2) Description of Operation Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
【0045】第2実施形態では、特に、画素ピッチが1
00μ以下の微細ピッチとなる場合、GaAs基板の端
部又は端面の画素が、概ね1/4出力又は1/2出力と
なるような設計が困難となる。この時、第1実施形態と
同様に電気接続しても、得られる出力が、GaAs基板
の内部画素と比較して大きく低下する。そこで、TFT
基板の対象画素の接続電極を一定電位にすることで対応
することも可能である。In the second embodiment, in particular, the pixel pitch is 1
In the case of a fine pitch of not more than 00 μ, it is difficult to design such that the pixel at the end or the end face of the GaAs substrate has approximately 1 / output or 出力 output. At this time, even if the electrical connection is made in the same manner as in the first embodiment, the obtained output is greatly reduced as compared with the internal pixels of the GaAs substrate. So, TFT
It is also possible to deal with this by setting the connection electrode of the target pixel on the substrate to a constant potential.
【0046】上述したように、図11はGaAs端面に
電荷収集電極を配置した構造の電気力線の模式図、図1
0はGaAs基板端面に電荷収集電極を配置していない
構造の電気力線の模式図である。このように、GaAs
端面の電荷収集電極があることにより、GaAs基板の
端面部の連続性が確保できることになる。As described above, FIG. 11 is a schematic diagram of electric lines of force having a structure in which a charge collecting electrode is arranged on the GaAs end face.
Numeral 0 is a schematic diagram of lines of electric force having a structure in which no charge collecting electrode is arranged on the end face of the GaAs substrate. Thus, GaAs
The presence of the charge collecting electrode on the end surface ensures the continuity of the end surface of the GaAs substrate.
【0047】即ち、GaAs基板の端部又は端面に対応
するTFT基板の接合電極に、一定電位を印加し、更
に、GaAs基板の端部又は端面の第1列の画素を、ダ
ミー画素にすることにより、第2列の画素が端面から受
ける影響を抑えることができ、特性均一性の高いセンサ
を得ることができる。That is, a constant potential is applied to the junction electrode of the TFT substrate corresponding to the edge or the end surface of the GaAs substrate, and the pixels in the first column on the edge or the end surface of the GaAs substrate are set as dummy pixels. Accordingly, it is possible to suppress the influence of the pixels in the second column from the end face, and it is possible to obtain a sensor having high uniformity of characteristics.
【0048】[第3実施形態]次に、本発明の第3実施
形態について図面を参照して詳細に説明する。[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0049】(1)構成の説明 本発明の第3実施形態では、GaAs基板の配置が異な
る場合について述べる。第3実施形態では、GaAs基
板の中心をTFT基板の中心を合致させた構成、言い換
えれば、TFT基板の1つの接合電極にGaAs基板4
基板の端部画素が接続されている構成を、特に、重要と
されている領域から排除した構成としたものである。第
3実施形態では、特に、中央部を重要領域と考えたもの
である。(1) Description of Configuration In the third embodiment of the present invention, a case where the arrangement of GaAs substrates is different will be described. In the third embodiment, the center of the GaAs substrate is aligned with the center of the TFT substrate. In other words, the GaAs substrate 4 is connected to one junction electrode of the TFT substrate.
The configuration in which the edge pixels of the substrate are connected is particularly excluded from the important region. In the third embodiment, particularly, the central portion is considered as an important region.
【0050】図13は第3実施形態の放射線検出装置の
模式的平面図である。図13において、41〜47はG
aAs基板、15はTFT基板である。FIG. 13 is a schematic plan view of the radiation detecting apparatus according to the third embodiment. In FIG. 13, 41 to 47 are G
An aAs substrate 15 is a TFT substrate.
【0051】(2)動作の説明 次に、本発明の第3実施形態の動作について図13を参
照して詳細に説明する。(2) Description of Operation Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
【0052】第3実施形態では、GaAs基板41の配
置をTFT基板15の中央へ移動して作成することによ
り、出力補正するライン又は画素を最重要領域から除去
することが可能となる。即ち、仮に、出力補正するライ
ン又は画素があったとしても、ライン又は画素を重要領
域から除去することで、高信頼性を有する放射線検出装
置を実現することができる。In the third embodiment, the arrangement of the GaAs substrate 41 is shifted to the center of the TFT substrate 15 to form the GaAs substrate 41, so that the lines or pixels to be output corrected can be removed from the most important region. That is, even if there are lines or pixels to be output-corrected, a highly reliable radiation detection apparatus can be realized by removing the lines or pixels from the important region.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のセンサ基板を、TFT基板上に配置すると共に、T
FT基板に隣接するセンサ基板の端面の画素を、対応す
るTFT基板の同一画素に対し導電性接着剤を介して一
括に電気接続する構成としているため、大面積の放射線
検出装置を実現することができる。即ち、化合物半導体
基板などの基板サイズに限定があるものを大面積化する
場合、センサ基板のつなぎ目の画素を同一接続電極に接
続することにより、つなぎ目のない放射線検出装置を実
現することができる。As described above, according to the present invention, a plurality of sensor substrates are arranged on a TFT substrate,
Since the pixels on the end face of the sensor substrate adjacent to the FT substrate are collectively electrically connected to the same pixels on the corresponding TFT substrate via a conductive adhesive, a large-area radiation detection device can be realized. it can. That is, in the case of increasing the area of a substrate having a limited size such as a compound semiconductor substrate, a seamless radiation detection device can be realized by connecting pixels at the joints of the sensor substrate to the same connection electrode.
【0054】また、複数のセンサ基板の隣接部の画素に
対応するTFT基板の画素を、ダミー画素として形成す
ると共に、一定電位に印加するため、大面積の放射線検
出装置を実現することができる。即ち、画素ピッチが細
かいセンサにおいても、センサ端面からの影響による出
力異常を解消することが可能な放射線検出装置を実現す
ることができる。Further, since the pixels of the TFT substrate corresponding to the pixels in the adjacent portions of the plurality of sensor substrates are formed as dummy pixels and are applied with a constant potential, a large-area radiation detecting device can be realized. That is, it is possible to realize a radiation detection device capable of eliminating an output abnormality due to an influence from a sensor end face even in a sensor having a fine pixel pitch.
【0055】また、複数のセンサ基板を、TFT基板の
中心とセンサ基板の中心が略一致するように配置する、
即ち、センサ基板のサイズ又はタイリング方法を組み合
わせる手法をとるため、仮に、出力補正するライン又は
画素があったとしても、ライン又は画素を重要領域から
除去することで、高信頼性を有する放射線検出装置を実
現することができる。Further, the plurality of sensor substrates are arranged so that the center of the TFT substrate and the center of the sensor substrate substantially coincide with each other.
That is, even if there is a line or a pixel to be output corrected, the line or the pixel is removed from the important area, so that a radiation detection method having high reliability can be obtained. The device can be realized.
【0056】また、TFT基板に隣接するセンサ基板の
端面を、画素内部に設ける、即ち、センサ基板端面の電
界強度分布をセンサ基板内と同様にするため、センサ基
板端面が画素内で切断されている放射線検出装置を実現
することができる。Further, the end face of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate is provided inside the pixel, that is, in order to make the electric field intensity distribution of the end face of the sensor substrate similar to that in the sensor substrate, the end face of the sensor substrate is cut in the pixel. Radiation detection device can be realized.
【図1】本発明の第1実施形態の放射線検出装置の1画
素の模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of one pixel of a radiation detecting apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態の放射線検出装置の1画
素の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the radiation detecting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1実施形態の放射線検出装置のTF
T基板の3×3画素の等価回路図である。FIG. 3 is a TF of the radiation detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a 3 × 3 pixel on a T substrate.
【図4】本発明の第1実施形態の放射線検出装置のGa
As基板をTFT基板に接続した場合の模式的平面図で
ある。FIG. 4 is a view showing Ga in the radiation detecting apparatus according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic plan view when an As substrate is connected to a TFT substrate.
【図5】図4の矢視A−A線に沿う模式的断面図であ
る。FIG. 5 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 4;
【図6】図4のB部の模式的平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view of a portion B in FIG. 4;
【図7】本発明の第1実施形態の放射線検出装置の端面
画素の等価回路図である。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of an end face pixel of the radiation detecting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1実施形態の放射線検出装置の端部
画素の等価回路図である。FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of an end pixel of the radiation detecting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図9】従来例の放射線検出装置の1画素の模式的断面
図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of one pixel of a conventional radiation detection device.
【図10】本発明の第1及び第2実施形態の放射線検出
装置のGaAs基板端面又は端部の画素の電気力線を示
す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing lines of electric force of pixels on the end face or end of the GaAs substrate of the radiation detection devices according to the first and second embodiments of the present invention.
【図11】本発明の第1及び第2実施形態の放射線検出
装置のGaAs基板端面又は端部の画素の電気力線を示
す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing lines of electric force of pixels on the end face or end of the GaAs substrate of the radiation detection devices according to the first and second embodiments of the present invention.
【図12】本発明の第2実施形態の放射線検出装置のT
FT基板の3×3画素の等価回路図である。FIG. 12 shows T of the radiation detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a 3 × 3 pixel of the FT substrate.
【図13】本発明の第3実施形態の放射線検出装置の模
式的平面図である。FIG. 13 is a schematic plan view of a radiation detection device according to a third embodiment of the present invention.
【図14】発光強度とその光散乱度合いの関係を示す説
明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the light emission intensity and the light scattering degree.
1 TFT基板 2 GaAs基板 3 TFT 4 蓄積容量 24 導電性接着剤 Reference Signs List 1 TFT substrate 2 GaAs substrate 3 TFT 4 Storage capacitor 24 Conductive adhesive
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/32 H01L 31/00 A Fターム(参考) 2G088 EE01 EE30 FF02 FF04 GG21 JJ05 JJ09 JJ33 JJ37 LL12 4M118 AA01 AA10 AB01 BA05 BA19 CA14 CB02 EA20 FB03 FB09 FB13 FB16 GA10 HA26 HA29 5C024 AX11 AX16 CX41 CY47 5F088 AB07 BA20 BB03 BB07 EA04 EA08 JA09 KA03 LA07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/32 H01L 31/00 A F term (Reference) 2G088 EE01 EE30 FF02 FF04 GG21 JJ05 JJ09 JJ33 JJ37 LL12 4M118 AA01 AA10 AB01 BA05 BA19 CA14 CB02 EA20 FB03 FB09 FB13 FB16 GA10 HA26 HA29 5C024 AX11 AX16 CX41 CY47 5F088 AB07 BA20 BB03 BB07 EA04 EA08 JA09 KA03 LA07
Claims (12)
板と、前記電荷を蓄積し転送するTFT基板とを備えた
放射線検出装置において、 前記複数のセンサ基板は、前記TFT基板上に配置され
ると共に、前記TFT基板に隣接する前記センサ基板の
端面の画素は、対応する前記TFT基板の同一画素に対
し一括に電気的に接続されていることを特徴とする放射
線検出装置。1. A radiation detecting apparatus comprising: a plurality of sensor substrates for converting radiation into electric charges; and a TFT substrate for storing and transferring the electric charges, wherein the plurality of sensor substrates are disposed on the TFT substrate. In addition, the radiation detection apparatus is characterized in that pixels on the end surface of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate are collectively electrically connected to the same pixel on the corresponding TFT substrate.
板の端面の画素と、対応する前記TFT基板の同一画素
との間における前記一括電気的接続は、隣接する前記セ
ンサ基板間に導電性接着剤が充填されることによる接続
であることを特徴とする請求項1記載の放射線検出装
置。2. The collective electrical connection between a pixel on an end face of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate and a corresponding pixel on the TFT substrate, the conductive adhesive being provided between the adjacent sensor substrates. 2. The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the connection is made by filling the space.
対応する前記TFT基板の画素は、ダミー画素として形
成されると共に、一定電位に印加されていることを特徴
とする請求項1記載の放射線検出装置。3. The pixel according to claim 1, wherein pixels on the TFT substrate corresponding to pixels on adjacent portions of the plurality of sensor substrates are formed as dummy pixels and are applied with a constant potential. Radiation detector.
板の中心と前記センサ基板の中心が略一致するように配
置されることを特徴とする請求項1記載の放射線検出装
置。4. The radiation detecting apparatus according to claim 1, wherein the plurality of sensor substrates are arranged such that a center of the TFT substrate substantially coincides with a center of the sensor substrate.
板の端面は、画素内部に存在することを特徴とする請求
項1記載の放射線検出装置。5. The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein an end surface of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate exists inside a pixel.
換材料は、GaAs等の化合物半導体材料であることを
特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の放射線検出装
置。6. The radiation detection apparatus according to claim 1, wherein the radiation direct conversion material forming the sensor substrate is a compound semiconductor material such as GaAs.
板と、前記電荷を蓄積し転送するTFT基板とを備えた
放射線検出装置の製造方法において、 前記複数のセンサ基板を、前記TFT基板上に形成する
と共に、前記TFT基板に隣接する前記センサ基板の端
面の画素を、対応する前記TFT基板の同一画素に対し
一括に導電性接着剤を介して電気的に接続することを特
徴とする放射線検出装置の製造方法。7. A method of manufacturing a radiation detection device comprising: a plurality of sensor substrates for converting radiation into electric charges; and a TFT substrate for storing and transferring the electric charges, wherein the plurality of sensor substrates are disposed on the TFT substrate. Forming a pixel on an end face of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate and electrically connecting the pixel to the same pixel on the corresponding TFT substrate via a conductive adhesive at a time. Device manufacturing method.
板の端面の画素と、対応する前記TFT基板の同一画素
との間における前記一括電気的接続を、隣接する前記セ
ンサ基板間に導電性接着剤を充填することで行うことを
特徴とする請求項7記載の放射線検出装置の製造方法。8. The collective electrical connection between a pixel on an end face of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate and a corresponding pixel on the TFT substrate, and a conductive adhesive between the adjacent sensor substrates. The method for manufacturing a radiation detection apparatus according to claim 7, wherein the method is performed by filling.
対応する前記TFT基板の画素を、ダミー画素として形
成すると共に、一定電位に印加することを特徴とする請
求項7記載の放射線検出装置の製造方法。9. The radiation detection apparatus according to claim 7, wherein pixels on the TFT substrate corresponding to pixels on adjacent portions of the plurality of sensor substrates are formed as dummy pixels and are applied to a constant potential. Manufacturing method.
基板の中心と前記センサ基板の中心が略一致するように
配置することを特徴とする請求項7記載の放射線検出装
置の製造方法。10. The method according to claim 10, wherein the plurality of sensor substrates are connected to the TFT.
8. The method according to claim 7, wherein the center of the substrate and the center of the sensor substrate are substantially aligned.
基板の端面を、画素内部に設けることを特徴とする請求
項7記載の放射線検出装置の製造方法。11. The method according to claim 7, wherein an end surface of the sensor substrate adjacent to the TFT substrate is provided inside the pixel.
変換材料として、GaAs等の化合物半導体材料を用い
たことを特徴とする請求項7〜11の何れかに記載の放
射線検出装置の製造方法。12. The method according to claim 7, wherein a compound semiconductor material such as GaAs is used as the radiation direct conversion material forming the sensor substrate.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000354585A JP2002158343A (en) | 2000-11-21 | 2000-11-21 | Radiation detection device and manufacturing method therefor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005322908A (en) * | 2004-05-04 | 2005-11-17 | General Electric Co <Ge> | Monolithic x-rays detector having detection area of staggered arrangement |
-
2000
- 2000-11-21 JP JP2000354585A patent/JP2002158343A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005322908A (en) * | 2004-05-04 | 2005-11-17 | General Electric Co <Ge> | Monolithic x-rays detector having detection area of staggered arrangement |
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